如图所示，在“测量小灯泡额定功率”的实验中，老师给同学们提供的器材有：小灯泡（额定电压为2.5V，正常发光时灯丝电阻约为10Ω）、电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、开关各一个，导线若干。若实验室只有：R1（10Ω 0.5A）、R2（50Ω 0.5A）、R3（200Ω 0.2A）三种规格的滑动变阻器可供选择。

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21590. （2021•铁一中学•二模）如图所示，在“测量小灯泡额定功率”的实验中，老师给同学们提供的器材有：小灯泡（额定电压为2.5V，正常发光时灯丝电阻约为10Ω）、电源（电压恒为6V）、电流表、电压表、开关各一个，导线若干。若实验室只有：R₁（10Ω 0.5A）、R₂（50Ω 0.5A）、R₃（200Ω 0.2A）三种规格的滑动变阻器可供选择。
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（1）通过估算，滑动变阻器应选择       （R₁、R₂或R₃），根据丙图像信息，可计算出小灯泡的额定功率是       W；
（2）若小华同学将该灯泡与20Ω的定值电阻直接串联接在上述4.5V的电源上，那么小灯泡的实际功率为       W；
（3）根据实验测得的结果绘制该小灯泡的电功率P随通过它的电流I²或与它两端电压U²变化的图像，如图丁正确的是       。
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时间:2021-10-22 难度:5

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[考点]

[答案]

（1）R₂；0.5；（2）0.225；（3）C。

[解析]

解：（1）根据串联电路特点和欧姆定律可得，灯泡正常发光时的电流约：I=

U额

2.5V

10Ω

=0.25A，
此时变阻器连入电路的阻值：R_滑=

U滑

U−U额

6V−2.5V

0.25A

=14Ω，由三个滑动变阻器规格知，应选择R₂；
灯泡两端电压等于额定电压2.5V时正常发光，由图像知，此时通过灯泡的电流为0.2A，灯泡的额定功率：
P_额=U_额I_额=2.5V×0.2A=0.5W；
（2）若将该灯泡与一个20Ω的定值电阻串联，直接接在4.5V的电源上，
由图像知，当电流I′=0.15A时，小灯泡两端电压为1.5V，
此时定值电阻两端电压U_R=I′R=0.15A×20Ω=3V，满足灯泡与定值电阻两端电压之和等于电压4.5V，
所以小灯泡的实际功率：P_实=U_实I′=1.5V×0.15A=0.225W；
（3）由图丙知，电流与电压的关系为一曲线，即电阻是变化的，灯的电阻随温度的升高而变大，
①若R不变，根据P=I²R，P与I²成正比，图像为过原点的直线，
因灯电阻是随温度的升高而变大，P与I²的关系为一曲线，A错误；
通过灯的电流越大，灯泡的电功率越大，温度越高，灯泡的电阻越大，故P与I²图像应向上弯曲，故B错误；
②根据P=

，若R不变，功率与电压的平方成正比，功率与电压平方关系为过原点直线，
而灯泡的电阻随温度的升高而变大，故功率与电压的平方不成正比，为一曲线，D错误；
灯泡的电压越大，通过灯的电流越大，灯泡的功率越大，温度越高，灯的电阻越大，故P与U²的图像应向下弯曲，故C正确；
故选：C。
故答案为：（1）R₂；0.5；（2）0.225；（3）C。

[点评]

本题测量小灯泡额定功率，考查器材的选择、电功率公式的运用、影响电阻大小的因素、及串联电路的规律和欧姆定律的运用等，要能从图像中获取有用信息，有一定难度。

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2021-10-22 11:54

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